Регулятор напряжения на генераторе: строение, функции и проверка |

Автоматические регуляторы напряжения (AVR) – это специальные устройства, которые при возможных изменениях нагрузки обеспечивают стабильную и постоянную подачу выходного напряжения. Тем самым защищая от поломок приборы, потребляющие вырабатываемую электроэнергию, а, также, не только предотвращая серьезные перегрузки двигателя электростанции, но и увеличивая в целом коэффициент полезного действия энергетического оборудования.

Стабильная работа дизельной электростанции, в том числе, в аварийных ситуациях напрямую зависит от правильной и точной настройки автоматического регулятора напряжения. Ведь именно AVR незамедлительно отключает дизель-генератор в предаварийных и аварийных случаях, а также в нужный момент создает параллельные подключения энергетического оборудования и центральных электросетей.

Существуют требования, предъявляемые к автоматическому регулятору напряжения, вне зависимости от его вида, а также марки используемого генератора. Например, отклонение напряжения выходного тока, которое способен удержать AVR, не должно превышать ± 2,5 % в обычном режиме работы и ± 3,5 % — в аварийных ситуациях. При изменении нагрузки не должно наблюдаться резкое снижение напряжения. Поэтому в момент переходных процессов напряжение обязано варьироваться в следующих пределах: не менее 85% и не более 120% от номинальной величины. А по окончании этих процессов корректор регулятор напряжения должен в течение 1,5 секунд привести к номинальным значениям величину выходного тока.

Во избежание неприятных ситуаций, связанных с выводом из строя дизельгенераторов, а также приборов, потребляющих вырабатываемую электроэнергию, настройку и проверку корректора напряжения должны проводить только специалисты, владеющие специальными знаниями и умениями. Ведь самостоятельно, не имея определенных навыков в работе с подобным оборудования, а также без технической документации, невозможно произвести процесс настройки корректным образом, т.к. различные модификации дизельных генераторов даже при одинаковой мощности могут иметь отличные друг от друга динамические и статистические характеристики. Поэтому такой важный вопрос стоит доверять только профессионалам своего дела.

Компания ООО «Энергетика» имеет солидный опыт по продаже и дальнейшему обслуживанию Дизель-электростанций различных модификаций. Наши специалисты окажут помощь в подборе энергетического оборудования, отвечающего всем вашим требованиям, а также осуществят все необходимые пуско-наладочные мероприятия. Вы всегда можете связаться с нами по телефонам: 4852-59-91-31, 4852-91-05-32 и задать все интересующие вас вопросы. 

Внешние регуляторы напряжения — Мобильные Электросистемы

Генератор автомобильного типа не справляется с зарядом тяговых аккумуляторов. Его встроенный регулятор напряжения рано уменьшает выходной ток и генератору не хватает времени, чтобы зарядить аккумуляторы полностью. Емкость аккумуляторов постепенно уменьшается и дорогие батареи выходят из строя раньше срока.

Проблему решает сложный, управляемый микропроцессором, многоступенчатый регулятор. Умный регулятор поддерживает относительно высокое напряжения, до тех пор, пока аккумуляторы почти полностью не зарядятся, а затем уменьшает его, чтобы избежать перезарядки. Большинство регуляторов, так же как и зарядные устройства для тяговых аккумуляторов, выполняют как минимум три этапа зарядки

Три стадии зарядки

Фаза насыщения

Во время этой стадии регулятор поддерживает максимальную мощность генератора, до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не поднимется до предустановленного значения (для 12 вольтовых генераторов это обычно 14,2-15,1 вольт). В отличии от автомобильных генераторов, которые заряжают при постоянном напряжении, зарядка в стадии насыщения идет при постоянном токе.

Понять разницу между двумя типами зарядки помогает аналогия с насосом, который накачивает воду в резервуар, состоящий из нескольких отсеков, соединенных между собой полупроницаемыми мембранами. Генератор в системе с постоянным напряжением работает как центробежный насос. По мере того как давление в баке растет, объем воды перекачиваемой насосом снижается, даже если он еще не достиг своего максимального давления.

В отличии от него, генератор с регулятором напряжения постоянного тока работает как насос с постоянным расходом, который перемещает одинаковый объем воды вне зависимости от давления в системе до тех пор, пока датчик давления (регулятор напряжения) не выключит его. Расход насоса постоянен пока не сработает датчик.

Регулятор напряжения постоянного тока не допускает падения тока зарядки, так как регулятор постоянного напряжения и поэтому заряжает аккумуляторы быстрее

Чем больше отношение емкости аккумуляторной батареи к постоянному току зарядки, тем быстрее повысится напряжение аккумулятора. Но тем меньше он окажется заряженным. Увеличивая поверхностное напряжение пластин аккумулятора, генератор не дает их внутренним областям времени «усвоить» ток.

Во время быстрой зарядки напряжение окончания первой стадии должно быть выше, чтобы аккумулятор достиг того же состояния, что при медленной зарядке низким напряжением. При зарядке током в 10% от емкости стадия насыщения заканчивается напряжением 14,2 вольта, а при зарядном токе 25% от емкости напряжение окончания первой стадии 14,4 вольта.

Однако необходимо избегать крайностей. Ток зарядки с многоступенчатым генератором должен быть равен нагрузке при работающем двигателе плюс 10-40% емкости аккумулятора. Для аккумуляторов с жидким электролитом это значение ниже, для AGM батарей – выше.

Стадия абсорбции

Слишком долгая зарядка постоянным током опасно увеличивает напряжение аккумулятора и грозит ему выходом из строя. Чтобы не допустить этого, во время второй стадии регулятор поддерживает постоянным напряжение на котором закончился первый этап зарядки (14,2-15,1 вольт для 12 вольтовых систем). При постоянном напряжении ток определяется скоростью проникновения заряда во внутренние области пластин.

Чтобы заряд распространился по всей толщине аккумуляторной пластины, продолжительность второго этапа задают заранее или заканчивают зарядку, когда потребляемый аккумулятором ток снижается до 2% от емкости.

Поддерживающая зарядка

Если продолжать стадию абсорбции для полностью заряженного аккумулятора, он пострадает от перезарядки. Чтобы не допустить этого, по окончании второй стадии регулятор переключается на низкое поддерживающее напряжение (13.2-13.6 вольт), которое защищает аккумулятор при продолжительной работе двигателя.

Дополнительные возможности регуляторов

Различные регуляторы напряжения имеют множество дополнительных функций:

Температурная компенсация. Благодаря ей напряжение регулятора уменьшается, если температура аккумулятора растет. Если внешний регулятор напряжения используется с мощным генератором, то высокий ток нагреет аккумулятор и внутреннее сопротивление аккумулятора уменьшится. Если регулятор не снизит напряжение, аккумулятор начнет потреблять все больший и больший ток, а его температура продолжит расти. В худшем случае аккумулятор окажется в состоянии термического разгона. Нагревшаяся батарея будет потреблять практически любой ток, ее температура продолжит расти, электролит закипит, активный материал высыплется из решёток, корпус расплавится и может быть даже взорвется.

Максимально допустимая температура аккумулятора 52 С.

Если система рассчитана на поддержание постоянной скорости заряда выше 10-15% от емкости аккумуляторной батареи, и особенно выше 25%, то в целях безопасности мощный регулятор напряжения должен иметь температурную компенсацию, основанную на измерении температуры аккумулятора, а не самого устройства.

Если корпус аккумулятора становится теплым на ощупь, значит температура внутри аккумулятора приближается к опасно высокой.

Рекомендуемые напряжения зарядки и температурной компенсации для гелевых аккумулятоов DEKA:

Рекомендуемые напряжения зарядки и температурной компенсации для AGM аккумуляторов  DEKA:

Возможности внешних регуляторов:

• Таймер работающий во время стадий зарядки и поглощения. Если по какой-то причине ток, потребляемый аккумулятором в конце второй стадии не уменьшился, регулятор все равно переключится на поддерживающую зарядку. Это защитит аккумулятор от перезарядки в результате короткого замыкания в ячейке или другой похожей проблемы.
• Функция временной задержки. Генератор включается спустя несколько секунд после запуска двигателя.  Это устраняет возможные проблемы при запуске, вызванные высокими нагрузками генератора с высокой выходной мощностью. Затем выход генератора постепенно увеличивается, чтобы избежать ударной нагрузки на приводной ремень.
• Ограничение тока. Регулятор ограничивает максимальный ток, отдаваемый генератором в нагрузку и защищает стандартный генератор. Ограничение тока также используют для контроля максимальной мощности генератора на небольшом двигателе.
• Контроль напряжения на аккумуляторах, а не на выходе генератора. Позволяет точнее контролировать состояние и управлять процессом зарядки.
• Водонепроницаемый корпус.

Преимущества многоступенчатого регулятора

Стандартному регулятору напряжения, даже с генератором высокой мощности, требуется до 7 часов на зарядку глубоко разряженных тяговых аккумуляторов. Как правило столько времени на зарядку никогда не бывает. В результате аккумуляторы недозаряжаются, электрическая система работает ниже своих возможностей и аккумуляторы выходят из строя из-за сульфатации.

Высоконагруженный генератор и многоступенчатый выносной регулятор напряжения, сокращают время зарядки аккумуляторов глубокого разряда вдвое. Если аккумуляторную батарею заряжают до 80% емкости, то время зарядки уменьшается до 1-1,5 часов в день. Эффективность электрической системы и срок службы аккумуляторов возрастает, а количество проблем с электричеством на борту уменьшается. Возникающая экономия в течении месяца окупает затраты на новое оборудование.

Технические характеристики внешних регуляторов Sterling Power

	Pro Reg BW	Pro Reg DW	Pro Reg D
Рабочее напряжение, В	12	12/24	12/24
Рекомендуемая мощность генератора, А. Со встроенным регулятором/без регулятора	350/150	450/150	600/400
Использование со встроенным регулятором или отдельно	Да	Да	Да
Плавный запуск генератора	Да	Да	Да
Типы заряжаемых аккумуляторов	4	4	4
Четырехступенчатая зарядка постоянным током	Да	Да	Да
Датчик температуры аккумуляторов	Да	Да	Да
Датчик температуры генератора	Нет	Да	Да
Дистанционное управление	Нет	Да	Да
Встроенный охлаждающий вентилятор	Нет	Нет	Да
Класс защиты	IP67	IP67
Габаритные размеры, мм	120 х 80 х 45	160 х 96 х 55	180 х 90 х 55
Вес, кг	0. 4	0.6	0.5

Вместо того чтобы приобретать зарядный генератор, можно повысить производительность уже установленного. Внешний регулятор напряжения замещает встроенный регулятор генератора, выполняет программу трехступенчатой зарядки и превращает генератор в мощное зарядное устройство. Максимальный выходной ток в этом случае ограничен мощностью установленного генератора.

Зарядное устройство постоянного тока, работающее от генератора решает те же задачи. Но в отличии от внешнего регулятора напряжения установить такое устройство сможет даже не специалист и оно подходит для двигателей оснащенных электронными блоками управления.

Регулятор напряжения генератора лодочного мотора

Генератор — это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию вращения в энергию переменного тока. Переменный ток, вырабатываемый катушками генератора, выпрямляется диодами и заряжает лодочные аккумуляторы. Регулятор напряжения поддерживает постоянным напряжение на выходе с генератора, а для трехступенчатой зарядки тяговых лодочных аккумуляторов устанавливают внешний или шунтирующий регулятор. Без него быстрая зарядка аккумуляторов глубокого разряда от генератора лодочного мотора невозможна.

Простейший генератор

Простейший генератор – это металлический стержень с намотанной вокруг него проволокой. Если под стержнем перемещать постоянный магнит, то стержень будет намагничиваться в разном направлении, а возникающее в проводе переменное магнитное поле вызовет импульсы тока переменной полярности.

Ток, возникающий в проводнике, прямо пропорционален силе магнитного поля, скорости движения магнита и количеству витков проволоки вокруг стержня.

Генератор обретет привычный вид, если поступательное движение магнита заменить на вращательное и разместить катушки, в которых возникает ток, по окружности. Однако регулировать ток в таком генераторе можно будет только оборотами двигателя, а это очень неудобно.

Как работает регулятор напряжения на лодочном моторе

Реальным генератором управляют изменяя силу магнита. Для этого вместо постоянного используют электромагнит, в железном сердечнике которого сосредоточено магнитное поле, создаваемое протекающим через катушку током. Сила магнитного поля пропорциональна току в катушке возбуждения, поэтому изменяя ток в катушке повышают или понижают мощность генератора. Устройство, которое управляет током возбуждения и мощностью генератора называется регулятором напряжения.

Электромеханические регуляторы — первые устройства этого типа. Ток возбуждения протекает через рычаг реле, который вращается относительно точки F и замыкает точки «Зажигание» и «Масса». «Зажигание» подсоединяется к положительной клемме аккумулятора через ключ зажигания двигателя. Регулировочная пружина удерживает рычаг реле напротив контакта «Зажигание».

Если напряжение на аккумуляторе низкое, ток возбуждения максимальный и генератор выдает максимальный ток. Когда напряжение на аккумуляторе возрастает до установленного значения (между 13.8 и 14.2 вольта) ток, протекающий от зажигания на массу через катушку реле увеличивается, реле срабатывает, толкает рычаг вниз и размыкает контакт. Ток возбуждения падает до нуля, выход с генератора падает до нуля, напряжение на аккумуляторе падает и реле замыкает контакт зажигания. Процесс начинается сначала.

Чем больше напряжение на аккумуляторе, тем больше времени, контакт остается в нижнем положении. Выход генератора переключается между максимальным и нулевым сотни раз в секунду, сохраняя среднее напряжение постоянным, при токе, стремящемся к нулю (плюс ток, потребляемый подключенной нагрузкой). Напряжение заряда аккумулятора в электромеханическом регуляторе устанавливается натяжением пружины.

Принцип работы электронного регулятора напряжения аналогичен. Если напряжение на аккумуляторе низкое, значит низкое напряжение и на базе транзистора 1, и он выключен. В этом состоянии транзистор 1 работает как большое сопротивление между базой транзистора 2 и массой, поэтому напряжение на базе транзистора 2 высокое и он включен. Транзистор 3 усиливает ток коллектор-эмиттер транзистора 2 в двадцать раз и больше, вызывает высокий ток в катушке возбуждения и максимальный выходной ток генератора.

После того как напряжение на аккумуляторе увеличивается транзистор 1 включается. Сопротивление между базой транзистора 2 и массой уменьшается и транзисторы 2 и 3 выключаются, прерывая течение тока в катушке возбуждения. Без тока возбуждения генератор перестает выдавать ток.

Транзисторы включаются и выключаются сотни раз в секунду. Средний ток возбуждения и выходной ток генератора зависят от того как долго система находится во включенном и выключенном состоянии.

Зачем нужен шунтирующий регулятор напряжения

Стандартные регуляторы напряжения генераторов лодочных моторов – это регуляторы автомобильного типа, которые отлично работают в следующих условиях:

• аккумулятор – это стартовый аккумулятор с тонкими пластинами
• аккумулятор почти всегда полностью заряжен
• разница температур между регулятором и аккумулятором невелика
• падение напряжения между аккумулятором и генератором меньше 0,1 вольта

В автомобилях во время запуска двигателя аккумулятор разряжается на 5-10%, после этого даже на холостом ходу мощности генератора достаточно для питания всех потребителей и подзарядки аккумуляторной батареи. Поскольку стартовый аккумулятор сильно не разряжается, его зарядка не занимает много времени и вторая стадия зарядки, необходимая тяговым аккумуляторам, становится лишней.

Регуляторы напряжения лодочных моторов – это зарядные устройства с ограничением максимального тока и напряжением 13,8 – 14,2 вольта. Но напряжение 13.8 вольт выше рекомендуемого напряжения стадии поддерживающей зарядки для аккумуляторов глубокого разряда, а напряжение 14,2 ниже напряжения стадии насыщения.

Генератор со стандартным регулятором никогда полностью не зарядит аккумулятор глубокого разряда, но только перезарядит его и выведет из строя, если будет подключен к аккумулятору длительное время.

Что умеют внешние регуляторы напряжения

Умный регулятор напряжения лодочного мотора управляет зарядкой тяговых лодочных аккумуляторов. Он заряжает аккумуляторы глубокого разряда в три стадии, которые называют стадией насыщения, поглощения и поддерживающей зарядки.

Во время стадии насыщения, при зарядке постоянным током, аккумулятор быстро набирает емкость 75-80% от номинальной, а напряжение на его клеммах повышается до 14,4-14,8 вольт (в зависимости от типа). В этот момент регулятор переключается в фазу поглощения. На этой стадии зарядка происходит медленнее, а ток зарядки постепенно снижается, чтобы соответствовать текущему состоянию батареи. После того как ток снизился до 1-2% емкости, зарядка завершается и регулятор переключается в режим поддерживающей зарядки во время которого контролирует напряжение на аккумуляторе и выполняет подзарядку, если напряжение опускается ниже 13 вольт.

• Чтобы не повредить аккумулятор во время зарядки, внешние регуляторы напряжения оснащаются встроенными тепловыми сенсорами. Зарядка прекращается, если температура батареи повышается до 50 градусов.
• Аккумуляторы различного типа и размера требуют разных кривых зарядки и разных значений напряжения и тока, поэтому в умных регуляторах зашиты предустановленные режимы для зарядки жидко-кислотных, AGM и гелевых батарей.
• Внешний регулятор напряжения устанавливается на лодочный мотор параллельно стандартному, который включается в работу, если умный регулятор выходит из строя.

Недостатки шунтирующих регуляторов

Хотя умные регуляторы подходят для всех типов лодочных генераторов и аккумуляторных батарей, их установка может показаться сложной для тех, кто не имел ранее навыков работы с электричеством. В некоторых случаях чтобы подключить регулятор потребуется определить тип используемого генератора и снять его с мотора. Кроме того, не рекомендуется устанавливать шунтирующие регуляторы напряжения на новые лодочные моторы, чтобы не нарушать их гарантию.

Сложностей установки и проблем с гарантией можно избежать, если использовать бортовые зарядные устройства, работающие от генератора лодочного мотора. Они так же заряжают аккумуляторы в три стадии, работают с генераторами до 400 А и выдают напряжение 12, 24 или 36 вольт. Мощные модели имеют встроенные сплит диоды для подключения нескольких батарей аккумуляторов.

Автоматические регуляторы напряжения генераторов | БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Одним из наиболее важных условий, обеспечивающих правильную работу электрических установок, является постоянство напряжения питающих генераторов.

В установках постоянного тока достаточная степень постоянства напряжения обеспечивается компаундными генераторами. В установках переменного тока для сохранения постоянства напряжения приходится прибегать к автоматическим регуляторам напряжения.

Рис. 1. Принципиальная схема включения угольного автоматического регулятора напряжения

Обмотка 2 электромагнита включена на напряжение генератора Г между фазами А и С через выпрямитель 6.

Обмотка 3 электромагнита включена на вторичную обмотку трансформатора 4, первичная обмотка которого питается от возбудителя генератора В.

При нормальном напряжении генератора втягивающая сила электромагнита уравновешивается силой натяжения пружины. С повышением напряжения генератора сила электромагнита преодолевает натяжение пружины, якорь притягивается к сердечнику электромагнита, и поворачиваясь вокруг своей неподвижной оси, через вертикальный стержень передает растягивающее усилие на угольный столбик.

Сила натяжения на угольные шайбы уменьшается, сопротивление столбика возрастает, напряжение возбудителя уменьшается, в связи с чем уменьшается и напряжение генератора Г.

С уменьшением напряжения генератора Г втягивающая сила электромагнита уменьшается, под действием натяжения пружины якорь поворачивается и увеличивается сжатие угольного реостата.

Сопротивление реостата уменьшается, ток возбуждения увеличивается и напряжение генератора возрастает.

Если бы на электромагните была только обмотка 2, описанный процесс регулирования никогда бы не прекращался и напряжение генератора, изменившись один раз под действием какой-либо внешней причины, в дальнейшем колебалось бы под влиянием работы регулятора вокруг своего номинального значения.

Назначение обмотки 3 — сделать эти колебания затухающими и прекратить их после нескольких циклов с уменьшающейся амплитудой.

Магнитный поток обмотки 3 направлен навстречу потоку обмотки 2 и ослабляет действие обмотки 2 по мере подхода напряжения к номинальному значению, чем способствует быстрейшему прекращению колебаний напряжения.

Сопротивление 1C в цепи питания выпрямителя 6 служит для изменения пределов регулирования. Обычно его выбирают так, чтобы регулятор поддерживал напряжение в пределах от 95 до 105% номинального.

Назначение сопротивления 2С, питаемого от трансформатора тока ТТ, включенного в третью фазу, — создавать на своих зажимах падение напряжения. Падение напряжения на зажимах сопротивления 2С, складываясь геометрически с напряжением между фазами А и С, изменяет выходное напряжение выпрямителя в зависимости от реактивной нагрузки генератора. Это обусловливает постоянное распределение реактивной нагрузки между генераторами при их параллельной работе.

При работе одиночного генератора это устройство (так называемый компенсатор реактивной мощности) следует исключать из схемы регулятора, так как его наличие вызывает увеличение провала напряжения при пуске мощных асинхронных двигателей.

Изменяя величину сопротивления 3С, можно усилить или ослабить действие обмотки 3, т. е. в конечном итоге изменить время, в течение которого генератор достигает номинального напряжения.

Угольные регуляторы имеют ряд недостатков. Одним из наиболее существенных является малый срок службы угольных реостатов. В процессе эксплуатации угольные шайбы, из которых набирается реостат, «стареют», происходит их усадка и износ. Вследствие неравномерности этого явления равенство электрических сопротивлений отдельных угольных столбов нарушается, ток в столбах, имеющих минимальное сопротивление, увеличивается выше допустимого. При этом отдельные шайбы перегреваются, становятся хрупкими и при переменном сжатии их или вследствие вибрации и тряски судна дают трещины или рассыпаются. Иногда часть столба, работающего с перегрузкой, полностью выгорает.

Кроме того, угольным регуляторам свойственна небольшая скорость действия из-за наличия подвижных частей, имеющих определенную инерцию.

Более совершенным методом регулирования напряжения синхронных генераторов является компаундирование возбуждения.

Рис. 2. Принципиальная схема компаундирования возбудителя синхронного генератора

С увеличением тока нагрузки напряжение генератора Г падает. Одновременно увеличивается ток возбуждения в обмотке ДОВ возбудителя, его напряжение возрастает, ток возбуждения генератора Г усиливается и напряжение генератора поднимается.

Схема компаундирования регулируется таким образом, чтобы напряжение генератора сохранялось постоянным при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. Однако напряжение синхронных генераторов, кроме тока нагрузки, зависит также и от коэффициента мощности последней. Чтобы избежать влияние изменяющегося коэффициента мощности, в схему компаундирования вводят электромагнитный корректор.

Наилучшие результаты в части поддержания постоянства напряжения дают синхронные генераторы с самовозбуждением и саморегулированием напряжения.

Рис. 3. Принципиальная схема системы самовозбуждения и саморегулирования синхронного генератора

Существенной частью этой системы является специальный трехобмоточный трансформатор Т. Обмотка I (обмотка напряжения) этого трансформатора подключена к клеммам статора генератора и в ней течет ток Iн, пропорциональный напряжению генератора: Iн = K1U. Действие этой обмотки аналогично действию параллельной обмотки возбуждения генераторов постоянного тока со смешанным возбуждением.

Обмотка II (токовая) включена на трансформатор тока главной цепи генератора, через нее проходит ток Iт = K2I, пропорциональный току нагрузки генератора. Назначение этой обмотки аналогично назначению последовательной обмотки генератора со смешанным возбуждением.

Обмотка III является вторичной обмоткой трансформатора, ток в ней Iв равен геометрической сумме токов Iн и Iт. Этот ток, выпрямленный полупроводниковым выпрямителем В, питает обмотку возбуждения генератора ОВ.

Рассмотрим, как работает эта система. При вращении ротора генератора вследствие наличия в стали ротора остаточного магнетизма, генератор разовьет некоторую начальную э. д. с. При этом через обмотку I трансформатора Т пройдет ток. Образовавшееся в сердечнике трансформатора магнитное поле индуктирует вторичную э. д. с. в обмотке III и в ее цепи, а следовательно, и в обмотке ротора генератора потечет ток. Ток ротора усилит магнитное поле генератора, э. д. с. последнего возрастет, что в свою очередь вызовет увеличение тока в обмотке I трансформатора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на клеммах генератора достигнет номинальной величины. В дальнейшем, при холостом ходе генератора и при сохранении неизменной скорости его вращения, напряжение генератора будет сохраняться постоянным.

Если в статорной обмотке генератора появится ток нагрузки, то он создаст магнитный поток реакции якоря, который ослабит магнитный поток ротора, вследствие чего напряжение на клеммах генератора должно было бы уменьшиться. Однако этому будет противодействовать обмотка II трансформатора. При появлении в ней тока, пропорционального току нагрузки, магнитный поток, создаваемый этим током в сердечнике трансформатора, вызовет увеличение э. д. с. вторичной обмотки и тем самым увеличение тока в обмотке возбуждения генератора. Напряжение на клеммах последнего возрастет до прежней величины.

Таким образом, принцип действия синхронного генератора с самовозбуждением и саморегулированием напряжения подобен принципу действия генератора смешанного возбуждения постоянного тока.

Однако следует учесть, что напряжение, развиваемое синхронным генератором, зависит не только от его нагрузки, но и от величины коэффициента мощности. При уменьшении коэффициента мощности, т, е. при возрастании угла ψ, напряжение генератора уменьшается и для его восстановления до прежней величины необходимо увеличить ток возбуждения.

Для того чтобы получить увеличение тока возбуждения, пропорциональное увеличению угла ψ, обмотку напряжения трансформатора Т подключают к клеммам генератора не непосредственно, а через дроссель Д. Величина индуктивного сопротивления дросселя выбирается такой, чтобы угол сдвига фаз между напряжением генератора и током в обмотке I трансформатора был бы равен почти 90°.

В этом случае диаграмма геометрического сложения токов в обмотках трансформатора Т будет иметь вид, изображенный на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма геометрического сложения токов в обмотках трансформатора

Уместно отметить еще одну особенность синхронных генераторов описываемой системы по сравнению с генераторами, получающими возбуждение от машинного возбудителя и оборудованными автоматическими регуляторами напряжения.

У генераторов с возбудителем и автоматическим регулятором напряжения неизбежно имеет место некоторое запаздывание восстановления напряжения.

Это запаздывание объясняется следующими причинами.

1. Автоматический регулятор начинает действовать только после того, как на регулятор поступит уже изменившееся напряжение.
2. После поступления на регулятор сигнала об изменении напряжения необходимо некоторое время на срабатывание самого регулятора.
3. Возбудитель генератора вследствие наличия у него электромагнитной инерции изменяет свое напряжение, а следовательно, и напряжение генератора с некоторым замедлением.

У синхронных генераторов с самовозбуждением процесс регулирования напряжения начинается не после изменения напряжения, а одновременно с изменением тока статора, которое должно вызвать изменение напряжения.

Вследствие этой особенности системы как абсолютное значение величины изменения напряжения генератора при резких колебаниях его нагрузки, так и время восстановления напряжения значительно меньше, чем у генераторов с возбудителем и автоматическим регулятором напряжения.

Иногда в схемах самовозбуждения, для облегчения начала процесса самовозбуждения, предусматривают установку конденсаторов, включаемых в цепь дросселя, как указано на рис. 3 пунктиром. Емкость конденсаторов подбирается так, чтобы в их цепи возник резонанс напряжения, тогда начальное напряжение на обмотке III трансформатора Т резко возрастает и генератор уверенно возбуждается. Кроме установки конденсаторов, для тех же целей применяются и другие методы.

В качестве примера конкретных генераторов, выпускаемых промышленностью рассмотрим схему самовозбуждения и саморегулирования отечественных синхронных генераторов серии МСС (рис. 5).

Рис.5. Схема самовозбуждения и саморегулирования синхронных генераторов серии МСС

С помощью регулировочного реостата Р1 можно менять величину тока в обмотке а. Изменение тока в этой обмотке вызывает изменение магнитного потока в сердечнике дросселя и, как следствие изменение его реактивного сопротивления. При изменении тока в дросселе одновременно изменяется ток, поступающий на выпрямитель B1, а следовательно, и ток возбуждения генератора.

Обмотка б используется при параллельной работе генераторов с разной мощностью, а также для поддержания постоянства напряжения генератора при колебании его частоты.

Для обеспечения начального самовозбуждения у генераторов серии МСС предусмотрен небольшой встроенный, вспомогательный генератор переменного тока с постоянными магнитами. Этот генератор включен на обмотку возбуждения главного генератора через свой выпрямитель В2. Начальный ток возбуждения обмотки ротора генератора получают через этот выпрямитель. В дальнейшем, когда вступит в действие основной выпрямитель B1, вспомогательный генератор возбуждения автоматически исключается из схемы, так как его выпрямитель В2 окажется запертым более высоким напряжением выпрямителя B1.

Элементы системы самовозбуждения и саморегулирования генераторов серии МСС выполняются в виде самостоятельных блоков размещаемых отдельно от генератора.

Следует отметить, что возможно создать очень большое число различных систем самовозбуждения и саморегулирования, отличающихся по числу, типу и способу включения входящих в них элементов. Почти каждая зарубежная фирма выпускает синхронные генераторы со своей системой самовозбуждения и саморегулирования. Изложенные в настоящей статье общие принципы помогут разобраться в особенностях различных систем, могущих встретиться на морских судах.

Регулирование напряжения генератора

Категория:

   Электрооборудование автомобилей

Публикация:

   Регулирование напряжения генератора

Читать далее:

Мы уже говорили о необходимости поддержания напряжения генератора в определенных пределах, и что эти функции выполняют регуляторы напряжения, включенные в цепь обмотки возбуждения генератора. Рассмотрим подробнее процесс регулирования.

Рис. 1. Вибрационный регулятор напряжения

На автомобилях для регулирования напряжения генераторов применяются регуляторы напряжения дискретного типа. В основу работы этих регуляторов положен принцип действия различного рода реле. Рассмотрим работу регулятора на примере простейшего вибрационного (электромагнитного) регулятора напряжения (рис. 1).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Вибрационный регулятор напряжения имеет добавочный резистор, который включается последовательно с обмоткой возбуждения. Величина сопротивления резистора рассчитана на то, чтобы обеспечить необходимое напряжение генератора при максимальной частоте вращения. Обмотка регулятора 00, намотанная на сердечнике, включена на полное напряжение генератора. При неработающем генераторе пружина оттягивает якорек вверх, удерживая контакты в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения через контакты и якорек подключена к генератору, минуя резистор

Рис. 2. Рабочие характеристики генераторов

С увеличением частоты вращения ток возбуждения работающего генератора и его напряжение растут. При этом увеличивается ток в обмотке регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленного значения, силы магнитного притяжения якорька 2 к сердечнику 4 недостаточно для преодоления силы натяжения пружины I и контакты 3 регулятора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения проходит, минуя добавочный резистор.

При достижении напряжением генератора значения размыкания Up сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора напряжения размыкаются. При этом в цепь обмотки возбуждения включится добавочный резистор и ток возбуждения, достигший к моменту срабатывания значения /р, начнет падать. Уменьшение тока возбуждения повлечет за собой уменьшение напряжения генератора (рис. 2.9).

Уменьшение напряжения генератора сопровождается уменьшением тока в обмотке 00. Когда напряжение уменьшится до значения замыкания, сила натяжения пружины преодолевает силу магнитного притяжения якорька к сердечнику, контакты вновь замкнутся и ток возбуждения начнет вновь возрастать. Далее процесс будет периодически повторяться.

В результате происходит пульсация напряжения генератора и тока возбуждения. Среднее значение напряжения Ucp, измеряемое вольтметром, определяет величину регулируемого напряжения генератора. Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от натяжения пружины. Изменением натяжения пружины регулируется напряжение генератора.

В реальных конструкциях вибрационных регуляторов напряжения содержится ряд дополнительных узлов, назначение которых — обеспечить повышение частоты колебаний якорька с целью уменьшения пульсаций (ускоряющие обмотки или резисторы), лучшую стабилизацию напряжения (выравнивающие обмотки), уменьшение влияния температуры на величину регулируемого напряжения (добавочные резисторы из нихрома или константана, биметаллические пластины, магнитные шунты). Так как вибрационные регуляторы напряжения в настоящее время почти не применяются, особенности их конструкции не рассматриваются.

Рис. 3. Временные характеристики регулирования напряжения генератора

Недостатком вибрационных регуляторов является наличие V них вибрирующих контактов, которые подвержены износу, и пружины, характеристики которой в процессе эксплуатации меняются. Особенно сильно эти недостатки проявились при переходе от генераторов постоянного тока к генераторам переменного тока, у которых ток возбуждения почти в 2 раза больше. А так как обычный вибрационный регулятор напряжения может работать при токе не более 1,5—1,8 А, то при больших токах контакты регулятора очень быстро изнашиваются.

Для обеспечения возможности использования вибрационных регуляторов с генераторами переменного тока найдено техническое решение, при котором обмотку возбуждения разделяют на две параллельные ветви и в каждую ветвь включают отдельный регулятор напряжения. При этом ток через контакты регулятора уменьшается вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двухступенчатый регулятор напряжения, который имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением.

Однако в последние годы совершенствование регуляторов напряжения шло прежде всего по пути широкого применения полупроводниковых приборов. Сначала появились контактно-транзисторные конструкции, а затем и бесконтактные.

В полупроводниковых регуляторах ток возбуждения регулируется при помощи транзистора, эмиттерно-коллекторная цепь которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регулятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкнутые контакты). При снижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые контакты). В состоянии «открыт» транзистор имеет сопротивление в доли ома, в состоянии «закрыт» — бесконечно большое сопротивление.

Контактно-транзисторный регулятор напряжения работает следующим образом. До момента достижения напряжением генератора Ur регулируемого значения контакты вибра-циойного реле разомкнуты. При этом транзистор VT открыт, так как через переход эмиттер-база протекает ток базы Б от « + » генератора через переход эмиттер-база транзистора, резистор R6 на «—» генератора. Сопротивление резистора R6 подбирается таким образом, чтобы ток базы обеспечивал полное отпирание транзистора. По обмотке возбуждения ОВ через эмиттер Э и коллектор К транзистора в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием частоты вращения.

Рис. 4. Контактно-транзисторный регулятор напряжения

Рис. 5. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором типа р—п—р

Рис. 6. Бесконтактный регулятор напряжения с выходным транзистором типа п—р—п

При достижении напряжением генератора регулируемого значения ток в обмотке реле 00 достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах реле потенциал базы становится больше потенциала эмиттера благодаря включенному в его цепь диоду VD. Вследствие этого базовый ток становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора. Диод VD обеспечивает активное запирание транзистора.

В результате запирания транзистора ток возбуждения, поддерживаемый э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, при протекании через гасящий диод VDr уменьшается. При этом уменьшается и напряжение генератора Ur, контакты реле размыкаются и транзистор открывается. Затем процесс повторяется.

Гасящий контур, включающий в себя диод VDr, является обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в моменты закрытого состояния транзистора и достигающая нескольких сотен вольт, могла бы вызвать пробой транзистора и выход его из строя.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличивается срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему определяется возможной разрегулировкой.

Указанный недостаток исключен в бесконтактных схемах регулирования напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения содержит транзистор VT1, который выполняет функции контактов в кон-тактно-транзисторном регуляторе. Управление транзистором VT1 производится посредством резисторов Rl, R2 и стабилитрона VD1.

При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно” стабилитрону VD1, меньше значения, соответствующего рабочему пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом ток не проводит, следовательно, ток базы транзистора VT1 равен нулю. Транзистор VT1 при этом закрыт, а транзистор VT2 открыт.

При достижении напряжением генератора регулируемого значения напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном направлении резко уменьшается. В результате возникает ток базы транзистора VT1, протекающий по цепи: «-» генератора — переход эмиттер-база транзистора VT1 — стабилитрон VD1 — резистор R2 — «—» генератора. Транзистор VT1 при эдом открывается, транзистор VT2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряжение на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора VT1. Транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 переключается в открытое состояние и т. д.

Соотношение величин сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Мы рассмотрели схему регулятора, в котором выходным является транзистор типа р—п—р (прямой проводимости). Схема управления таким транзистором позволяет включать обмотку возбуждения генератора между коллектором и отрицательным выводом генератора.

Рассмотрим простейшую схему регулятора напряжения с использованием транзистора типа п—р—п (обратной проводимости). В данной схеме обмотка возбуждения включена между коллектором транзистора VT2 и положительным выводом генератора. Работает схема следующим образом. Когда напряжение генератора меньше регулируемого значения, напряжение на стабилитроне VD1 меньше его напряжения стабилизации. Стабилитрон закрыт, отсутствует ток базы транзистора VT1, и он также закрыт. При этом выходной транзистор VT2 открыт током базы, протекающим по цепи: « + » генератора — резистор R3—диод VD2 — переход база-эмиттер транзистора VT2—«—» генератора. В результате через коллектор и эмиттер транзистора VT2 к обмотке возбуждения протекает ток.

Когда напряжение генератора достигает регулируемого значения, происходит рабочий пробой стабилитрона VD1. Это достигается необходимым соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2. При пробое стабилитрона появляется ток базы транзистора VT1, и он открывается. Открытый транзистор шунтирует резистор R4, и ток в нем прекращается. В результате потенциалы базы и эмиттера транзистора VT2 становятся одинаковыми, и он закрывается, прерывая ток возбуждения.

Рекламные предложения:

Категория: — Электрооборудование автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Что такое автоматический регулятор напряжения?

Что такое автоматический регулятор напряжения (АРН)?

Автоматический регулятор напряжения (АРН) — это устройство, используемое в генераторах с целью автоматического регулирования напряжения, что означает, что оно будет преобразовывать колеблющиеся уровни напряжения в уровни постоянного напряжения. Автоматические регуляторы напряжения (АРН) работают за счет стабилизации выходного напряжения генераторов при переменных нагрузках, но также могут разделять реактивную нагрузку между генераторами, работающими параллельно (падение напряжения), и помогает генератору реагировать на перегрузки.

Проще говоря, автоматические регуляторы напряжения (АРН) постоянно принимают переменные входные диапазоны напряжения и поддерживают постоянный выход при фиксированном напряжении.

Обзор бывших в употреблении генераторов

Почему автоматические регуляторы напряжения (АРН) важны для генераторов?

Нерегулируемые генераторы, которые представляют собой генераторы без автоматического регулятора напряжения (АРН), обычно не могут в достаточной степени удовлетворить потребности и требования к мощности для каждой единицы оборудования или устройства, подключенного к генератору.Это связано с тем, что некоторые нерегулируемые генераторы не могут контролировать или регулировать напряжение, поэтому напряжение на клеммах всегда будет снижаться по мере увеличения требований к нагрузке.

Если напряжение генератора не поддерживается на постоянном фиксированном уровне, это может отрицательно повлиять на общую производительность генератора, и нерегулируемый генератор также может отрицательно повлиять на любые коммунальные службы, оборудование или механизмы, которые питаются от генератора. .

Автоматический регулятор напряжения (АРН) напрямую зависит от производительности и долговечности вашего генератора, а также от элементов, на которые генератор подает питание, и гарантирует, что выходное напряжение будет соответствовать току нагрузки, даже если были колебания. происходить в фоновом режиме. Это помогает смягчить и даже устранить ущерб, который любые колебания могут нанести приборам, машинам, устройствам и оборудованию.

Каковы функции автоматического регулятора напряжения (АРН)?

Наиболее важной функцией автоматических регуляторов напряжения (АРН) является автоматическое управление напряжением генератора и поддержание постоянного выходного напряжения в соответствующем диапазоне уровней напряжения для вашего генератора независимо от тока, потребляемого нагрузкой.

не только помогают регулировать напряжение до безопасного уровня, но также могут обеспечивать защиту от скачков напряжения, скачков напряжения и перегрузки генератора. Как уже упоминалось, автоматические регуляторы напряжения (АРН) также помогают генератору реагировать и справляться с перегрузками для предотвращения короткого замыкания, а также могут разделять реактивную нагрузку между генераторами, работающими параллельно.

Если вы ищете генератор для своих бизнес-операций, промышленных приложений, таких объектов, как центры обработки данных, больницы, коммерческая недвижимость, промышленная недвижимость или коммерческая недвижимость, обратитесь к нам в Woodstock Power Company!

Позвоните нам или отправьте нам электронное письмо: 610-658-3242 или sales @ woodstockpower.com

Кроме того, вы можете заполнить нашу контактную форму с любыми вопросами или запросами, и наши представители свяжутся с вами.

Опыт работы с энергетической компанией Woodstock

У нас есть отраслевые эксперты, специализирующиеся на коммерческих генераторных установках резервного питания, с глубокими отраслевыми знаниями, которые помогут вам выбрать правильный генератор, соответствующий вашим потребностям. Мы поставляем генераторы для объектов коммерческой недвижимости, объектов промышленной недвижимости, центров обработки данных, больниц, коммерческих предприятий и т. Д.!

Наши специалисты готовы помочь вам ответить на любые ваши вопросы о электрогенераторных установках, чтобы помочь вам найти лучший выбор в нашем инвентаре на основе:

• Пиковая и средняя потребляемая мощность
• Предпочтительное топливо (природный газ или дизельное топливо)
• Портативность и стационарное питание
• Требования к основному и резервному генератору
• Ограничения доступного пространства и выхлопной системы

Наши специалисты также могут помочь вам научиться работать с основными, непрерывными и резервными генераторами энергии, а также подобрать лучший излишек, новый или подержанный генератор, который наилучшим образом соответствует вашим требованиям.

Мы продаем только новые, бывшие в употреблении и излишки электроэнергии с самым высоким рейтингом, предоставляя вам генератор по выгодной цене, соответствующий вашему бюджету.

Наши генераторы были тщательно проверены, обслужены и проверены, что гарантирует, что вы купите качественный генератор, на который вы можете положиться. Если генератор не соответствует отраслевым стандартам, мы делаем все необходимые ремонтные работы или модификации и полностью тестируем каждый генератор перед продажей.Это гарантирует, что генератор полностью готов к работе!

Благодаря нашему широкому выбору генераторных установок, мы уверены, что сможем найти модель, которая наилучшим образом соответствует вашим эксплуатационным потребностям.

Мы также покупаем подержанные генераторы хорошего качества, если вы уже обновили их и хотите продать свою старую модель.

Не стесняйтесь обращаться к нам с любыми вопросами, проблемами или запросами, чтобы узнать больше об опыте Woodstock Power Company и уровне качества продуктов и услуг, которые мы предоставляем.

Автоматический регулятор напряжения (АРН) для генераторов

ТЕОРИЯ РАБОТЫ

Автоматический регулятор напряжения (АРН) — это электронное устройство для автоматического поддержания выходного напряжения на клеммах генератора на заданном значении при переменной нагрузке и рабочей температуре. Он управляет выходным сигналом, считывая напряжение V _{на выходе} на генерирующей катушке и сравнивая его со стабильным эталоном. Затем сигнал ошибки используется для корректировки среднего значения тока возбуждения.

Блок-схема справа иллюстрирует основные концепции, используемые для стабилизации выходной мощности генераторных установок с генераторами переменного тока с самовозбуждением. Вот как это работает. Когда ротор вращается двигателем, в обмотке возбуждения генерируется переменное напряжение. Этот переменный ток преобразуется в постоянный ток выпрямительным мостом «RB» и конденсатором фильтра «C». Схема обнаружения сравнивает напряжение, представляющее V _{на выходе} с заданным значением, и включает и выключает транзистор «Q».Когда «Q» включен, через обмотку возбуждения течет ток. Когда «Q» выключен, ток возбуждения ослабевает, продолжая протекать через диод «D». Ротор может включать в себя небольшой постоянный магнит для обеспечения некоторого базового тока, когда «Q» выключен. Путем изменения рабочего цикла транзистора «Q» можно регулировать V _out . Обратите внимание, что теоретически «Q» также может работать в линейном режиме, но его тепловыделение будет увеличиваться.

СХЕМА РЕГУЛЯТОРА

На схеме ниже показана типовая реализация АРН.Этот тип схемы существует уже много лет. Его многочисленные варианты используются как в портативных генераторах, так и в автомобильных генераторах переменного тока и описаны в различных патентах, таких как US3376496 General Motor для трехфазных систем и US6522106 Honda.

Вся информация здесь предоставляется КАК ЕСТЬ только для технической справки, без каких-либо гарантий и ответственности любого типа, явных или подразумеваемых, и не является профессиональной консультацией — прочтите наш полный отказ от ответственности.

Заменить регулятор напряжения | Услуги генератора

Замена регулятора напряжения

Напряжение, индуцированное в проводнике, определяется количеством линий отсечки магнитного потока с учетом количества времени, необходимого для перерезания линий. Проводник скорости движется через магнитное поле, и сила магнитного поля определяет выходное напряжение.

Рабочая скорость двигателя и генератора постоянна для поддержания частоты. Это означает, что для управления напряжением необходимо контролировать величину магнитного поля.

Обычно используется система обратной связи с обратной связью. Выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением. Сигнал ошибки используется для изменения возбуждения генератора.

Регуляторы напряжения (рис. 1) бывают разных исполнений. Генераторы меньшего размера могут располагать регулятор напряжения на стороне генератора. По мере увеличения размера генератора изменяется стиль и расположение регулятора напряжения.

Опытный персонал Generator Source заменил регуляторы напряжения на генераторах от самых маленьких до самых больших из имеющихся.Мы можем назначить время для проверки и / или замены вашего регулятора напряжения.

Детали для генераторов — Концы для генераторов и регуляторы напряжения

КАК РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И БЕСЩЕТКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ РАБОТАЮТ

Клиенты часто спрашивают, что делает регулятор напряжения генератора, как это работает? Как работает бесщеточный генератор?

Регулятор напряжения, как следует из названия, регулирует выходное напряжение генератора.Для этого используется очень небольшая часть генераторы выходят и преобразуют это переменное напряжение в постоянный ток, который обратно пропорционально выходному напряжению генератора (как только оно достигает полное напряжение). В основном, чем больше выходное напряжение генератора, тем меньше Постоянный ток, производимый регулятором напряжения.

Бесщеточный генератор состоит из вращающейся части, называемой якорем. это чаще всего связано с маховиком вашего двигателя и частью, которая не вращается, это называется статором.Когда двигатель начинает вращаться, якорь, остаточный магнетизм в якоре вызывает небольшое напряжение в на выходных обмотках статора чаще всего более 10 вольт, но больше не выделяют.

Это напряжение преобразуется в постоянный ток регулятором напряжения, который подключен ко второму набору обмоток статора, называемому возбудителем. обмотки. Этот постоянный ток в обмотках возбудителя образует электромагнит, который индуцирует переменный ток в согласующих обмотках возбудителя в арматура.Обмотки возбудителя в якоре подключены к узлам, называемым вращающиеся выпрямители, которые преобразуют (выпрямляют) переменный ток в постоянный.

Выход постоянного тока вращающихся выпрямителей подключен к основной обмотки в якоре. Этот ток создает электромагнит в якорь, который индуцирует большее напряжение на выходных обмотках статора. Регулятор напряжения использует это повышенное напряжение для производства больше постоянного тока, и цикл продолжается, пока генератор не достигнет полное рабочее напряжение.

Когда выходное напряжение генератора достигает полного рабочего напряжения, генератор регулятор напряжения уменьшает количество производимого им постоянного тока, таким образом, в эффект понижения выходного напряжения генератора. При правильном выходе напряжение, при неизменной нагрузке на генератор, регулятор напряжения приходит в состояние равновесия, при котором он производит ток, достаточный для поддерживайте генератор, обеспечивающий правильное выходное напряжение.

Если вы добавите нагрузку на генератор, первое, что произойдет, это то, что выходное напряжение немного падает.Регулятор напряжения генератора увеличивает количество производимого тока, повышающее напряжение до нужного значения уровень. Если снизить нагрузку на генератор, произойдет обратное. Выходное напряжение повышается, а регулятор напряжения уменьшает количество Постоянный ток, который он производит, и напряжение падает.

Принцип работы автоматического регулятора напряжения | by Starlight Generator

АРН лежит в основе устройств, часто называемых стабилизаторами мощности.Типичный стабилизатор напряжения представляет собой автоматический регулятор напряжения в сочетании с одной или несколькими другими функциями обеспечения качества электроэнергии, такими как:

1) Подавление перенапряжения

2) Защита от короткого замыкания (автоматический выключатель)

3) Снижение шума в линии

4) Балансировка межфазных напряжений

5) Фильтрация гармоник и т. Д.

Стабилизаторы мощности обычно используются в приложениях с низким напряжением (<600 В) и мощностью менее 2000 кВА.

В общем, автоматический регулятор напряжения переменного тока (АРН) — это устройство, предназначенное для автоматического регулирования напряжения, то есть для того, чтобы принимать колеблющийся уровень напряжения и превращать его в постоянный уровень напряжения.

Принцип работы АРН

Регулятор напряжения — это регулирующее устройство, которое регулирует выходное напряжение генератора в заданном диапазоне. Его функция состоит в том, чтобы автоматически контролировать напряжение генератора и поддерживать его постоянным при изменении скорости вращения генератора, чтобы предотвратить слишком высокое напряжение генератора, чтобы сжечь электрооборудование и вызвать перезарядку аккумулятора. В то же время он также предотвращает слишком низкое напряжение генератора, которое может привести к неисправности электрооборудования и недостаточному заряду аккумулятора.

Поскольку передаточное отношение генератора к двигателю фиксировано, частота вращения генератора будет изменяться с изменением частоты вращения двигателя. Электропитание генератора к электрическому оборудованию и зарядка аккумулятора требуют, чтобы его напряжение было стабильным, поэтому необходимо регулировать выходное напряжение генератора, если напряжение в основном поддерживается на определенном уровне.

Регулятор синхронного генератора, который поддерживает напряжение синхронного генератора на заданном уровне или изменяет напряжение на клеммах в соответствии с планом.

При изменении напряжения на клеммах и реактивной мощности синхронного двигателя выходной ток возбудителя автоматически регулируется в соответствии с соответствующим сигналом обратной связи для достижения цели автоматического регулирования напряжения на клеммах или реактивной мощности синхронного двигателя.

По принципу работы регулятор напряжения генератора делится на:

1. Регулятор напряжения контактного типа

Регулятор напряжения контактного типа применялся ранее, частота колебаний контакта регулятора мала, есть механическая инерция и электромагнитная инерция, точность регулирования напряжения низкая, контакт легко искры, большие радиопомехи, низкая надежность, короткий срок службы теперь устранены.

2. Транзисторный регулятор

С развитием полупроводниковой технологии применяется транзисторный регулятор. Преимущества — высокая частота переключения триода, отсутствие искр, высокая точность настройки, малый вес, небольшой объем, длительный срок службы, высокая надежность, небольшие радиопомехи и т. Д. Сейчас он широко используется в автомобилях среднего и низкого класса.

3. Ic-регулятор (стабилизатор интегральной схемы)

В дополнение к преимуществам транзисторного регулятора, стабилизатор интегральной схемы имеет сверхмалые размеры и устанавливается внутри генератора (также известного как встроенный в регуляторе), что уменьшает внешнюю проводку и улучшает охлаждающий эффект.Сейчас он широко используется в автомобилях Santana, Audi и других моделях.

4. Регулятор с компьютерным управлением

После того, как детектор электрической нагрузки измеряет полную нагрузку системы, на генераторный компьютер отправляется сигнал, затем регулятор напряжения генератора управляется компьютером двигателя, и цепь магнитного поля включается и выключается своевременно, тем самым надежно обеспечивая нормальную работу электрической системы, аккумулятор полностью заряжен и может снизить нагрузку на двигатель и улучшить экономию топлива.Такие регуляторы используются на автомобильных генераторах, таких как Shanghai Buick и Guangzhou Honda.

Регуляторы напряжения генератора переменного тока — Inst Tools

Поскольку напряжение от генератора переменного тока изменяется при изменении выходной нагрузки и коэффициента мощности, необходима схема регулятора напряжения, чтобы обеспечить непрерывность желаемого выходного напряжения.

Назначение

Назначение регулятора напряжения — поддерживать выходное напряжение генератора на желаемом уровне. При изменении нагрузки на генератор переменного тока напряжение также будет меняться.Основная причина такого изменения напряжения — это изменение падения напряжения на обмотке якоря, вызванное изменением тока нагрузки. В генераторе переменного тока есть падение IR и падение IX _L , вызванное переменным током, протекающим через сопротивление и индуктивность обмоток.

Падение IR зависит только от величины изменения нагрузки. Падение IX _L зависит не только от изменения нагрузки, но и от коэффициента мощности схемы. Следовательно, выходное напряжение генератора переменного тока изменяется при обоих изменениях нагрузки (т.е.е. ток) и изменения коэффициента мощности. Из-за изменений напряжения, из-за изменений нагрузки и изменения коэффициента мощности, генераторам переменного тока требуются некоторые вспомогательные средства регулирования выходного напряжения.

Описание блок-схемы

На рисунке ниже показана типичная блок-схема регулятора напряжения генератора переменного тока. Этот регулятор состоит из шести основных цепей, которые вместе регулируют выходное напряжение генератора переменного тока от холостого хода до полной нагрузки.

Рисунок: Блок-схема регулятора напряжения

Цепь датчика

Чувствительная цепь определяет выходное напряжение генератора переменного тока.Когда генератор нагружен или разгружен, выходное напряжение изменяется, и чувствительная схема выдает сигнал об этих изменениях напряжения. Этот сигнал пропорционален выходному напряжению и отправляется в схему сравнения.

Ссылочная цепь

Контрольная схема поддерживает постоянный выходной сигнал для справки. Это задание является желаемым выходным напряжением генератора переменного тока.

Схема сравнения

Схема сравнения электрически сравнивает опорное напряжение с измеренным напряжением и выдает сигнал ошибки.Этот сигнал ошибки представляет собой увеличение или уменьшение выходного напряжения. Сигнал отправляется в схему усиления.

Цепь усиления

Схема усиления, которая может быть магнитным усилителем или транзисторным усилителем, принимает сигнал из схемы сравнения и усиливает входной миллиампер на выходе усилителя, который затем отправляется на выход сигнала или схему поля.

Цепь выходного сигнала

Схема вывода сигнала, которая управляет возбуждением поля генератора переменного тока, увеличивает или уменьшает возбуждение поля для повышения или понижения выходного напряжения переменного тока.

Цепь обратной связи

Цепь обратной связи принимает часть выходного сигнала схемы вывода сигнала и подает ее обратно в схему усиления. Это делается для предотвращения перерегулирования или занижения желаемого напряжения за счет замедления отклика схемы.

Изменение выходного напряжения

Рассмотрим увеличение нагрузки генератора и, как следствие, падение выходного напряжения. Сначала чувствительная схема определяет уменьшение выходного напряжения по сравнению с опорным и понижает его входной сигнал в схему сравнения.Поскольку опорная схема всегда постоянна, схема сравнения вырабатывает сигнал ошибки из-за разницы между измеренным напряжением и опорным напряжением.

Возникающий сигнал ошибки будет иметь положительное значение, величина которого зависит от разницы между измеренным и опорным напряжением. Этот выходной сигнал схемы сравнения будет затем усилен схемой усилителя и отправлен в схему вывода сигнала. Затем схема вывода сигнала увеличивает возбуждение поля в генераторе переменного тока.Это увеличение возбуждения поля приводит к увеличению генерируемого напряжения до желаемого уровня.

Если бы нагрузка на генератор была уменьшена, выходное напряжение машины увеличилось бы. Тогда действие регулятора напряжения будет противоположным действию при понижении выходного напряжения. В этом случае схема сравнения вырабатывает отрицательный сигнал ошибки, величина которого снова зависит от разницы между измеренным напряжением и опорным напряжением. В результате схема вывода сигнала будет уменьшать возбуждение поля в генераторе переменного тока, вызывая снижение генерируемого напряжения до желаемого значения на выходе.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ | Морской почтовый ящик

Внезапные скачки тока нагрузки (например, из-за запуска двигателя) на генераторе вызывают соответствующее изменение его выходного напряжения. Это связано с внутренним падением напряжения в обмотка генератора и эффект называется провалом напряжения. Точно так же сброс нагрузки вызовет перенапряжение на шине.

необходим для регулирования / быстрого исправления таких изменений напряжения.АРН измеряет выходное напряжение генератора и действует, чтобы изменить ток возбуждения, чтобы поддерживать напряжение на его заданном значении.

АРН поддерживает генератор O / P напряжение + или — 2,5% от его набора значение в диапазоне нагрузок. AVR определяет и изменяет ток возбуждения. Ручной / ручной триммер регулятор установлен на панели управления генератора для установки уровня напряжения. В Схема управления современного АРН состоит из трансформаторов, выпрямители, стабилитроны, транзисторы и тиристеры. Они установлены в одной или нескольких цепях на распределительном щите или на панели генератора.

блок измерения напряжения преобразует, выпрямляет и сглаживает выходное напряжение генератора. Это создает низкое напряжение постоянного тока. сигнализируйте, что пропорциональна переменному току напряжение генератора Это фактическое значение постоянного тока. сигнал сравнивается с заданным постоянным током. значение, полученное по ссылке Схема стабилитрона и резисторов.

Выходной сигнал ошибки компаратора затем усиливается и используется для управления тиристорами, регулирующими ток возбуждения. Тиристоры — это устройство, которое выпрямляет и регулирует ток возбуждения генератора.

Статический автоматический регулятор напряжения

• Наличие трансформируемого выпрямленное питание с выхода генератора позволяет согласование его непосредственно с электронным эталоном в статическом АРН.
• Постоянный ток, полученный от Выход генератора подключен к мосту, который имеет фиксированное сопротивление на двух плечах. и переменное сопротивление на двух других.
• Стабилитрон работает в обратном направлении режим пробоя, изготовленные с напряжением пробоя стабилитрона очень низкая стоимость.Напряжение остается постоянным после того, как произошел пробой, независимо от изменение тока.
• Это подразумевает изменение применяемого напряжение, не влияя на напряжение на диоде, вызовет изменение сопротивление, позволяющее изменять ток.
• Неуравновешенность сопротивлений в мост Уитстона изменяет схему потока и создает напряжение измерительный мост выдает сигнал ошибки.
• Сигнал ошибки может быть усилен и используется для управления возбуждением генератора несколькими способами.
• Это может контролировать угол стрельбы тиристоров через цепь запуска, чтобы обеспечить желаемое напряжение в бесщеточный генератор.
• Может использоваться в статическом возбуждаемый генератор переменного тока для подключения небольших ошибок через магнитный усилитель договоренность. Сигнал ошибки также можно усилить через транзисторы в серия, для контроля возбуждения.

Средства безопасности АРН

1. Предохранитель в цепи диода для предотвращения короткого замыкания между фазами при выходе диода из строя.
2. Перепускной резистор через обмотки возбуждения для предотвращения обратного тока.
3. Некоторые средства отключения автоматического выключателя в случае короткого замыкания 3-х фазной конденсаторной батареи.

Назначение АРН

1. Лучшее распределение нагрузки стабильность при параллельной работе.
2. Быстрое время отклика благодаря стабильность напряжения.
3. Повышенное / пониженное напряжение срабатывает сигнализация напряжения.
4. АРН определяет выходное напряжение генератора и действует изменить возбуждение чтобы напряжение генератора поддерживалось в пределах + или — 2.5% заявленной стоимости.
5. переходный процесс падение напряжения должно быть в пределах 15% и должно быть восстанавливается за 1.5сек.
6. Тип АРН — Ошибка управляемый

Функциональный тип

Процесс нарастания напряжения (сам возбуждаемый шунтирующий генератор)

Напряжение наращивать — Постепенно увеличение напряжения генератора до макс. значение после запуска генератора от отдыха.

В шунтирующем генераторе используется принцип самовозбуждения.Если система поля имеет остаточный магнетизм, то вращение якоря будет генерировать небольшую ЭДС. Эта ЭДС вызовет ток возбуждения, который создаст больший магнитный поток, который, в свою очередь, вызовет большую ЭДС. Следовательно, больше тока возбуждения, больше магнитного потока и ЭДС, чтобы обеспечить состояние непрерывного нарастания. Напряжение непрерывно растет и становится устойчивым, когда возникает падение напряжения, поле становится равным напряжению на клеммах.

Ток возбуждения должен проходить через катушку возбуждения в правильном направлении, чтобы способствовать нарастанию напряжения по сравнению с остаточным магнитным потоком.

Состояние необходимое для самообслуживания возбуждение

Должен быть достаточный остаточный магнетизм для создания небольшой ЭДС. когда якорь вращался с правильной скоростью.

Шунт цепь возбуждения должна быть непрерывной и подключенной таким образом, чтобы ток вызвать накопление флюса, чтобы помочь первоначальному остаточному флюсу.

Сопротивление цепи шунтирующего возбуждения должно быть меньше критического сопротивления, определяемого по характеристикам разомкнутой цепи при работе машины с определенной скоростью.